EVALUATION OF BIOMETRIC INDICATORS OF SORGHUM USING CLUSTER ANALYSIS

EVALUATION OF BIOMETRIC INDICATORS OF SORGHUM USING CLUSTER ANALYSIS

Zavhorodnia S.

postgraduate, Institute of Bioenergy Crops and Sugar Beet, NAAS of Ukraine

Losieva A.

postgraduate, Institute of Bioenergy Crops and Sugar Beet, NAAS of Ukraine

Storozhyk L.

Doctor of Agricultural Sciences, Institute of Bioenergy Crops and Sugar Beet, NAAS of Ukraine

ОЦІНКА БІОМЕТРИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ СОРГО ЗА ДОПОМОГОЮ КЛАСТЕРНОГО АНАЛІЗУ

Завгородня С.

аспірант, Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України

Лосєва А.

аспірант, Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України

Сторожик Л.

доктор с.-г., наук, Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України

DOI: 10.24412/3453-9875-2021-72-1-8-13

Abstract

Sorghum is quite sensitive to the influence of simple agronomic practices on the optimization of feeding areas. Thus, slow plant growth at the beginning of the growing season can have a significant impact on plant growth and development and yield formation. Therefore, for the correct decision-making on crop optimization, it is important to evaluate the obtained experimental data by multidimensional methods of analysis.

Thus, the results of cluster analysis of biometric indicators of sorghum found that the density, regardless of the width between rows, hybrids are grouped into a cluster that includes options 160-180 thousand pieces / ha, the next cluster includes options for growing different hybrids with a density of 200-220 thousand pcs / ha and another - with a density of 240 thousand pcs/ha. But the analysis of yield and quality indicators of grain sorghum showed a fairly high plasticity of the studied hybrids in response to growing conditions. However, high-yielding hybrids Lan 59 and Burggo for growing them with a row spacing of 45 cm and seeding rates of 200-240 thousand units/ha formed a separate cluster. Thus, properly selected varietal farming techniques are a prerequisite for the disclosure of the biological potential of plants.

Анотація

Сорго досить чутливе до впливу простих агрономічних практик, щодо оптимізації площ живлення. Так, повільний ріст рослин на початку вегетаційного періоду може спричиняти істотний вплив на ріст та розвиток рослин і формування урожайності. Тому, для правильного прийняття рішень з оптимізації посівів, отримані експериментальні дані важливо оцінити багатовимірними методами аналізу. Так, за результатами кластерного аналізу біометричних показників сорго встановлено, що за густотою, не залежно від ширини міжрядь гібриди групуються в кластер що включає варіанти 160-180 тис. шт./га, наступний кластер включає варіанти вирощування різних гібридів з густото 200-220 тис. шт./га та ще один – з густотою в 240 тис. шт./га. А от аналіз урожайних та якісних показників сорго зернового показав доволі високу пластичність досліджуваних гібридів в реакції на умови вирощування. Однак, високопродуктивні гібриди Лан 59 та Бургго за вирощування їх з шириною міжрядь 45 см та нормами висіву 200-240 тис. шт./га формували окремий кластер. Отже, правильно підібрана сортова агротехніка –є передумовою розкриття біологічного потенціалу рослин.

Keywords: hybrid, plant density, row spacing, cluster analysis

Ключові слова: гібрид, густота рослин, ширина міжрядь, кластерний аналіз

Вступ.

Сорго належить до культур С4 типу фотосинтезу, які досить чутливі до впливу простих агрономічних практик, щодо оптимізації площ живлення. Адже повільний ріст рослин на початку вегетаційного періоду сумарно з вимогами в значно більш інтенсивному надходженні сонячної енергії чим для культур С3 типу фотосинтезу накладають відбиток на ефективність вирощування даної культури. В той час як культури С3 типу фотосинтезу здатні скомпенсувати надмірне загущення та затінення рослин, то в сорго зернового це може викликати істотний вплив на ріст та розвиток рослин і формування урожайності [1, 2]. Серед багатьох методів багатовимірного аналізу до доволі важливе місце займає власне побудова ієрархічного дерева кластеризації, або ж кластерний метод аналізу. Так, використання такого

способу оцінювання експериментальних даних забезпечує нам усестороннє оцінювання значних масивів дослідної інформації [3, 4]. Кластерний аналіз передбачає поділ об’єктів з певними характеристиками на чітко розмежовуванні групи або кластери. Причому якраз до основних функцій кластерного аналізу відноситься узагальнення великих масивів даних, які не під силу зробити за допомогою звичайних процедур порівняння [5, 6]. Відповідно кластеризація забезпечує абстрагування від окремих об’єктів та їх виключних характеристик до усвідомлення цілісності опису об’єкту з точки зору його подібності до інших об’єктів або груп об’єктів [7]. З точки зору аналізу агрономічних дослідних даних найбільш ефективним методом кластеризації нормально розподілених експериментальних даних є визначення Евклідових відстаней за методом найближчого сусіда [6, 8].

Матеріали та методи.

Дослідження виконувались впродовж 20182020 років, на Дослідному полі Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України, розташованого в межах Державного підприємства «Дослідне господарство «Саливонківське» НААН України Васильківського району Київської області за наступною схемою:

Гібрид Ширина міжрядь, см Густота рослин, тис. шт./га

Лан 59

Оггана

Бянка

Прайм

Бургго 45 160 180 200 220 240 70 160 180 200 220 240 45 160 180 200 220 240 70 160 180 200 220 240 45 160 180 200 220 240 70 160 180 200 220 240 45 160 180 200 220 240 70 160 180 200 220 240 45 160 180 200 220 240 70 160 180 200 220 240

Трьохфакторний польовий дослід був закладений методом рендомізації з трьохразовою повторністю. Посівна площа 35,0 м2, облікова – 25,0 м2 . Кількість варіантів у досліді 50, загальна кількість ділянок досліду – 150. Ґрунт дослідного поля, чорнозем глибокий середньо суглинковий на лесовидному суглинку. В орному шарі вміст гумусу становить 2,53 %, а лужногідролізованого азоту 156 мг/кг, рухомого фосфору 280 мг/кг, а обмінного калію і 96 мг/кг ґрунту. В умовах зони проведення досліджень сорго зернове здатне забезпечувати високий і стабільний урожай. Адже нестача опадів в літні місяці в поєднанні з високими температурами повітря не може негативно вплинути на ріст та розвиток рослин. Причому для росту та розвитку сорго, в роки досліджень, в умовах місця проведення досліджень загалом складались хороші умови, що сприяло формуванню високого рівня продуктивності рослин.

Результати досліджень.

Для оцінювання та групування варіантів досліду ми використовували весь обсяг експериментального матеріалу за біометричними показниками рослин сорго зернового (рис. 1) та показниками продуктивності і якості врожаю (рис. 2), а також провели групування опираючись на весь обсяг дослідних даних (рис. 3).

Лан 59 45 160 Бургго 45 160 Лан 59 70 180 Бургго 70 180 Оггана 70 180 Прайм 70 180 Оггана 45 160 Бянка 45 160 Прайм 70 160 Бянка 70 180 Лан 59 45 180 Оггана 45 180 Бургго 45 180 Бянка 45 180 Прайм 45 160 Прайм 45 180 Лан 59 45 200 Прайм 45 200 Бургго 45 200 Лан 59 70 200 Прайм 70 200 Бянка 45 200 Оггана 45 200 Бянка 70 220 Бургго 70 200 Лан 59 45 220 Прайм 45 220 Бургго 45 220 Оггана 45 220 Лан 59 70 220 Бургго 70 220 Оггана 70 220 Бянка 45 220 Прайм 70 220 Оггана 70 200 Бянка 70 200 Лан 59 45 240 Прайм 45 240 Прайм 70 240 Бургго 45 240 Бургго 70 240 Лан 59 70 240 Оггана 45 240 Бянка 45 240 Оггана 70 240 Бянка 70 240 Лан 59 70 160 Бургго 70 160 Оггана 70 160 Бянка 70 160

5 10 15 20 25 30 35 40 Евклідові відстані Рис. 1. Кластеризація варіантів досліду за проявом біометричних показників досліджуваних гібридів сорго зернового

За проявом біометричних ознак гібриди сорго зернового з різними варіантами ширини міжрядь та норми висіву розділились на кластери здебільшого за показниками густоти рослин. Так, за густотою, не залежно від ширини міжрядь гібриди групуються в кластер що включає варіанти 160180 тис. шт./га, наступний кластер включає варіанти вирощування різних гібридів з густото 200-220 тис. шт./га та ще один – з густотою в 240 тис. шт./га. Тобто густота посівів в 240 тис. шт./га впливає на формування біометричних ознак вирощуваних гібридів сорго зернового доволі істотно та не може бути близько спорідненою з іншими варіантами густот. Окремо розташований кластер гібридів Лан 59, Бургго, Оггана та Бянка за вирощування їх з густотою в 160 тис. шт./га та шириною міжрядь 70 см. Рослини досить відмінно реагують на таку конфігурацію площі живлення, що підтверджує можливість прискореного розмноження даних гібридів за використання широкорядних посівів зі зменшеною густотою рослин. Формування показників урожайності та якості отриманої продукції дещо по-іншому вплинуло на графічне дерево кластеризації та розподіл на ньому варіантів досліду (рис. 2).

Лан 59 45 160 Оггана 45 180 Бургго 70 220 Лан 59 70 180 Бургго 45 160 Лан 59 45 180 Бургго 45 180 Оггана 45 200 Оггана 45 220 Оггана 45 240 Бургго 70 200 Бургго 70 240 Лан 59 70 200 Лан 59 70 240 Лан 59 70 220 Прайм 45 200 Прайм 45 220 Лан 59 70 160 Бянка 45 220 Оггана 45 160 Бургго 70 180 Бургго 70 160 Прайм 45 180 Прайм 70 200 Оггана 70 160 Оггана 70 240 Прайм 70 160 Оггана 70 200 Оггана 70 220 Прайм 45 160 Прайм 70 180 Бянка 70 200 Прайм 70 220 Бянка 45 240 Оггана 70 180 Бянка 45 180 Прайм 70 240 Бянка 45 160 Бянка 70 220 Бянка 70 180 Бянка 70 240 Бянка 45 200 Прайм 45 240 Лан 59 45 200 Бургго 45 200 Лан 59 45 220 Бургго 45 220 Лан 59 45 240 Бургго 45 240 Бянка 70 160

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Евклідові відстані Рис. 2. Кластеризація варіантів досліду за проявом показників продуктивності та якості врожаю досліджуваних гібридів сорго зернового

Оскільки до формування даного дерева кластеризації були залучені не тільки дані урожайності а й якісні показники зерна сорго та елементи структури врожаю, то ми не спостерігаємо яскравої диференціації між кластерами за схемою досліду як в випадку аналізу біометричних показників рослин. На нашу думку це пов’язано з більш диференційованим впливом факторів на формування показників продуктивності якості і структури врожаю. Адже цілком закономірно, що рослини в випадку нестачі або обмеження одного з факторів реагують формуванням інших елементів структури врожаю. Досить цікавим є пул гібридів Лан 59 та Бургго за вирощування їх з шириною міжрядь 45 см та густотою посівів 200 та 220 тис. шт./га. Наступним кроком узагальнення проведемо аналіз дерева кластеризації отриманого за комплексом експериментальних даних (рис. 3).

Лан 59 45 160 Лан 59 70 180 Бургго 45 160 Оггана 45 180 Бургго 70 220 Лан 59 45 180 Бургго 45 180 Оггана 45 200 Оггана 45 220 Оггана 45 240 Бургго 70 200 Бургго 70 240 Лан 59 70 200 Лан 59 70 240 Лан 59 70 220 Прайм 45 200 Прайм 45 220 Лан 59 70 160 Бянка 45 220 Оггана 45 160 Бургго 70 180 Бургго 70 160 Прайм 45 180 Прайм 70 200 Оггана 70 160 Прайм 70 160 Оггана 70 240 Оггана 70 200 Оггана 70 220 Прайм 45 160 Прайм 70 180 Бянка 70 200 Прайм 70 220 Бянка 45 240 Оггана 70 180 Бянка 45 180 Прайм 70 240 Бянка 45 160 Бянка 70 220 Бянка 70 180 Бянка 70 240 Бянка 45 200 Прайм 45 240 Лан 59 45 200 Бургго 45 200 Лан 59 45 220 Бургго 45 220 Лан 59 45 240 Бургго 45 240 Бянка 70 160

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Евклідові відстані Рис. 3. Кластеризація варіантів досліду за комплексом експериментальних даних досліджуваних гібридів сорго зернового

Аналогічно дереву кластеризації отриманому при аналізі показників продуктивності та якості отримуваної продукції ми не зафіксували чіткого розподілу на кластери за схемою досліду. Що підтверджує доволі високу пластичність сорго зернового до факторів вирощування. Також, окремий кластер утворили високопродуктивні гібриди Лан 59 та Бургго за вирощування їх з шириною міжрядь 45 см та густотою посівів 200 та 220 тис. шт./га і віддалено від них, але в одній групі були розташовані ці ж гібриди за густоти в 240 тис. шт./га. Отже, при вивченні закономірностей росту та розвитку сорго зернового важливо враховувати фактори в комплексі, так як культура надзвичайно пластична в плані реакції на елементи технології та вплив умов вирощування.

Висновки.

За результатами кластерного аналізу біометричних показників сорго встановлено, що за густотою, не залежно від ширини міжрядь гібриди групуються в кластер що включає варіанти 160180 тис. шт./га, наступний кластер включає варіанти вирощування різних гібридів з густото 200220 тис. шт./га та ще один – з густотою в 240 тис. шт./га. А от аналіз урожайних та якісних показників сорго зернового показав доволі високу пластичність досліджуваних гібридів в реакції на умови вирощування. Однак, високопродуктивні гібриди Лан 59 та Бургго за вирощування їх з шириною міжрядь 45 см та нормами висіву 200-240 тис. шт./га формували окремий кластер. Отже, правильно підібрана сортова агротехніка – є передумовою розкриття біологічного потенціалу рослин.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:

1. Fedorchuk MI, Kokovixin SV, Kalenska SM et al (2017). Scientific and theoretical foundations and practical aspects of the formation of ecologically safe technologies of cultivation and processing of sorghum in the steppe zone of Ukraine. Kherson. 2. Макаров Л. Х. Соргові культури. Херсон : Айлант, 2006. 264 с. 3. Безручко О. І., Джулай Н. П. Поповнення ринку сортів рослин України: сорго звичайне (двокольорове) (Sorghum bicolor (L.) Moеnch.). Plant Varieties Studying and Protection. 2012. № 3. C. 45–51. doi: 10.21498/2518-1017.3(17).2012.58830 4. Сторожик Л. І., Музика О. В. (2017). Формування структурних показників урожаю сорго цукрового залежно від елементів технології вирощування. Новітні агротехнології. № 5. URL: http://jna.bio.gov.ua/ 5. Kalenska SM, Prysiazhniuk OI, Polovynchuk OYu, & Novytska NV. (2018). Comparative characteristics of the growth and development of grain crops. Plant Varieties Studying and Protection, 14(4): 406–414. https://doi.org/10.21498/25181017.14.4.2018.151906

6. Ермантраут Е. Р., Присяжнюк О. І., Шевченко І. Л. Статистичний аналіз агрономічних дослідних даних в пакеті STATISTICA 6.0. Київ : ПоліграфКонсалтинг, 2007. 55 с. 7. Saadat S, Homaee M (2015) Modeling sorghum response to irrigation water salinity at early growth stage. Agricultural Water Management 152:119-124. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2015.01.008

8. Сторожик Л. І., Музика О. В. Особливості формування продуктивності гібридів сорго цукрового залежно від впливу агротехнічних факторів: ширини міжрядь, густоти посівів та обробки регулятором росту. Plant Varieties Studying and Protection. 2019. Vol. 15, № 2. С. 171-181. https://doi.org/10.21498/2518-1017.15.1.2019.173567

THE MESOPOTAMIA. SUMERIANS. III "THE DYNASTY OF URA". THE REIGN OF SHULGA (2093-2046 BC) Historical mystery of Mesopotamia. The answer. (PERIOD OF TRANSITION FROM MATRIARCHATE TO PATRIARCHATE) Cuneiform deciphered by E. KRAMER (1965)

Lukyanov L.

PhD in Economics, Associate Professor, university teaching and individual research activities, Moscow, Russia ORCID 0000-0003-4985-2055

DOI: 10.24412/3453-9875-2021-72-1-14-15

Abstract

Another mystery of ethnic evolution, Mesopotamia, has been solved. During the reign of Shulga (2093-2046 BC), the transition from matriarchy to patriarchy took place in Mesopotamia. On cuneiform tablets, the text of which was deciphered by E. Kramer, and in our article - about this.

Keywords: Mesopotamia, Clay tablets, Sumerians, III "the Dynasty of Ur", Kingdom of Shulga, Matriarchy, Patriarchy.

The period of the Sumerian reign of Shulga (2093–2046 BC) [1,2,3]. This is the period of a tough transition in Mesopotamia from “black” rule to “light”, based on legislative written practice board.

During this period of time, it seems to me, in Mesopotamia, in the sphere of the continuation of life, the transition from a "matriarchal community" to a "patriarchal clan" is simultaneously carried out; forcible conversion from matriarchal faith to patriarchal faith. The "iconostasis" is changing, the male gods are recognized as the main deities. This is evidenced by a radical change in attitudes towards women. The change in attitudes towards a woman is recorded on clay tablets.

Here is information from 2, from a variety of clay tablets. Information is provided by E. Kramer (1965).

Having restored the information on one of the tablets, he speaks of the birth of world legislative practice, during the reign of the kings of the III dynasty of Ur. Date of initiation of legislative practice, circa 2050 BC NS. As a researcher in the field of Sumerian literature and writing, he fixes the date.

As of 1965, this is the first record of a historical fact. E. Kramer does not speak about the goals and consequences of the first legislative practice.

Having restored the information on another clay tablet concerning gardening in Sumer, E. Kramer cites the myth that the "gardener" raped the goddess. The rape of the goddess, for which the gardener-rapist did not suffer either secular or divine punishment. This myth, from the Sumerian tablet, E. Kramer, as a specialist in his field, expounds as material translated from the Sumerian language. And this does not go further. And, probably, right.

But from the standpoint of a researcher engaged in ethnogenesis, this myth, written in an allegorical language, says a lot. Here is a summary of the contents of this tablet. “The tired sleepy Sumerian goddess Inanna (Sumerian Aphrodite) is raped at night by the mortal gardener Shukallituda. In the afternoon, Inanna, not finding the rapist, “unleashed three misfortunes on the Sumerians”: she turned into blood all the water in the country's springs, so that the palms and vineyards oozed with blood, and sent devastating whirlwinds and storms.

As for the third misfortune, here one can only make assumptions, because the corresponding lines of text are badly damaged.

Despite such drastic measures, Inanna did not manage to find her offender. Every time the country was struck by divine punishment, Shukallituda turned to his "Father" for help. "Father" advised him to mingle with the crowd of his "Blackhead" brothers and stay close to cities. Shukallituda followed the advice of the "Father" and each time avoided the punishment of the goddess." [1, p 90 – 91].

Power, in the person of the "Father", saved the rapist from divine punishment. The goddess, not finding the rapist, punished the Sumerians. The cycle of search, rescue and divine punishment of the Sumerians is repeated several times. And several times "Pope" saves "the son of a gardener-rapist", but does not save believers in matriarchal gods from the divine wrath of the Sumerians. Why?

Yes, “Daddy” and “Son, gardener-rapist” are not simple either. And "Pope" and "son" are no longer afraid of the punishments of the goddesses and gods of matriarchy. Both "Pope" and "son" live at this time in the midst of patriarchal gods - they are prayed to and worshiped.

Shulga's second name is "Pope". During this period, the Sumerians undergo a bloody transition from matriarchy to patriarchy, and the "Pope" - Shulga as king and spiritual leader - the head of the church leads this transition.

Through the XIII century, on the Apennine Peninsula, among the Italic ethnos, the transition from matriarchy to patriarchy will also begin, and there will appear: “Great Pope” - the head and spiritual leader of the ethnos, and his “Sons” - the heads of patriarchal clans [4, p. 61], but there will probably be less blood.

The study of V. Emelyanov [2] tells us about the blood of the matriarchal Sumerians during the transition period.

The work of V. Emelyanov (2001) was published 35 years later than the work of E. Kramer (1965), at a time when the volume of information from clay tablets increased. V. Emelyanov, analyzing the activities of Shulga, goes, in his historical research, further E. Kramer. The author provides information characterizing the results of Shulga's activities. “Documents from the Shulga era show that at this time the Sumerian king was completely unlimited in power. No independent legal body could challenge this authority. The tsar was surrounded by officials, who were replaced and appointed at his discretion. As for the once powerful and independent "Ensi", now they have become subjects who strictly obey the orders of the "Tsar".

The community was virtually liquidated as a political institution. …. Most of the free population was grouped into workers' detachments, in which the male worker was called "guril" (yunosha, well done), the female worker - “ngeme” (≪rabynya≫). The workers were professionally oriented, and yet nothing prevented the tsarist officials from transferring them to any branch of the economy, tearing them away from their former place and work performed. "Gurushi" (we will call them that, without distinction of sex) were entered in the list of names for the purpose of accounting when issuing rations or when assigned to a new economic facility. Officials keep strict records on sick and dead "gurush".

A rather creepy register of mortality among women and children, carefully developed by the overseers of a certain camp, has reached our days” [2, p. 88].

Shulga's laws change the status of women. From the "subjects" of divine "veneration" "Tsar" lowers women to the status of "slave".

A special role in this period is played by "workers' detachments", these are the first forms of re-education in the "labor colonies". In the "labor colonies" the tsarist power realizes the forcible conversion of the "Sumerians" from the matriarchal faith to the patriarchal faith.

And all this is done according to written "royal" laws.

It was during this period (the end of the third millennium BC) that the "Blackheads", supporters of "matriarchy", fled from Mesopotamia to the north - to Western Asia. Refugees from Mesopotamia, in intercourse with the Hurrians, on the territory of Ugarit (at the end of the third millennium BC) give rise to a matriarchal ethnos. Manetho (in the 3rd century BC) will define the "generated ethnos" by the concept - "Hyksos" [87].

REFERENCES:

1. Kramer S. The story begins in Sumer. M. Publishing house: Science. 1965 2. Emelyanov V.V. Ancient Sumer. Essays on culture. - SPb .: "Petersburg Oriental Studies", 2001 .-368 p. ("World of the East", VII). 3. Gulyaev V.I. Sumer. Babylon. Assyria: 5000 years of history. - M .: Aleteya, 2004 .-- 440 p .: ill. (The Secret History of Civilizations) 4. Lukyanov L.P. Ethnogenesis and evolution of local civilizations. Lambert Academic Publishin (Germany) 2014. 100 p. 5. Zilberman M.I. Hyksos and their descendants. Samizdat magazine, posted on 16.10.2006. http://samlib.ru/z/zilxberman_m_i/hiksosb3.shtml